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高效率超宽输入电压规模DC-DC变换器的设计方案

一个隔离DC/DC变换器的参数之一是该变换器能够正常工作的输入电压范围。对于那些应用于48V输入电信市场的工业标准砖型产品,其输入电压范围通常是36V~75V,或输入电压的最高值和最低值之比为2:1。

  一个阻隔DC/DC变换器的参数之一是该变换器可以正常作业的输入电压规模。关于那些运用于48V输入电信商场的工业标准砖型产品,其输入电压 规模通常是 36V~75V,或输入电压的最高值和最低值之比为2:1。可是有许多的运用希望变换器可以处理更宽的输入电压规模。比方,在一些体系运用中分布式输入电 压具有很大的瞬态和浪涌,并且持续时间很长,需求滤波器滤掉。

  作为一个比方,表1显现在不同铁路体系标准中分布式电压的稳态和 瞬态规模。军用车辆规划标准也需求相似的宽输入电压规模,这样可以满意其分布式电压的改动。运用宽输入电压规模DC/DC变换器的别的一个原因是树立一个 可以被用于不同直流体系的“通用”产品,关于标称值为12V, 24V和48V的电池体系,一般需求供给三个不同的输入电压版别,作为代替,一个可以在9V到75V作业的变换器供给了单一解决计划。这种单一计划可以节 省生产成本和下降库存。

  

  表1:几种铁路标准中输入电压规模的标准要求。

   虽然人们希望有一款宽输入变换器,但存在一个首要问题:在传统产品中,模块作业的输入电压规模越宽,变换器的功用越差。一般来讲,在给定的尺度,比方 1/4砖,变换器的功率和可以处理的功率会随输入电压规模变宽而下降。这是一种天然成果,由于在规划最高输入电压的一起,还必须处理在输入电压最低时所带 来的十分大的输入电流。关于2:1输入规模的改动器,其最大输入电压和最大输入电流的积是需求处理功率的两倍,这种成果作为一个合理的折中是可以承受的。 可是,当一个变换器规划用来处理8:1输入规模时,其最大输入电压和最大输入电流的积是需求处理功率的8倍,这种成果是十分极点的。对与变换器阻隔变压器 相关的功率电路来讲是十分严峻的。

  由于上述的约束,在商业上没有许多DC/DC变换器可以处理很宽的输入电压规模,但少量“超 宽”4:1输入的变换器在给定的物理尺度下典型处理不到1/2的功率,这是与只要2:1输入电压输入规模的变换器在相同尺度下所处理的功率比较。别的,宽 输入变换器的转化功率一般比2:1输入变换器低10%-25%。

  在宽输入规模变换器中削减这种丢失的一种办法是将变换器的调整 功用从其阻隔功用中分离出来,如图1所示。在此图中,变换器的榜首级对错阻隔降压变换器,一起经过改动占空比进行电压调整功用。变换器的第二级供给没有任 何电压调整的电气阻隔功用,并且一般还可以依据变压器的变比进行进一步的降压。这便是SynQor作为高效DC/DC变换器的领先者怎么规划其所有的产 品。

  

  图1:SynQor两级DC/DC变换器拓扑,其中非阻隔调整级在非调整阻隔级之前。

   这种两级规划的优势是只要榜首级看到了输入电压的宽规模。当宽输入电压带来的丢失必需要这个榜首级承当时,但这种丢失并不严峻,由于榜首级不需求阻隔变 压器。关于含有变压器的阻隔级,则无需面临宽输入电压规模。在这种两级规划中,其输入电压作为两级计划中的中心总线电压一直是不变的。这就答应阻隔级被优 化为单一作业条件,并且使得阻隔级十分简单完成根据同步整流的规划,这种同步整流规划可以极大地降低功耗。在阻隔级功率地提高补偿在调整级产生的任何附加 丢失都大有协助。

  

  图2:SynQor半砖新产品系列IQ64,巩固耐用,输入电压规模高达8:1。

   图2显现了SynQor新系列产品IQ64系列8:1超宽输入半砖DC/DC变换器。表2显现了SynQor新系列产品的不同输入电压规模。从表中可以 看出,除了正常的2:1 输入规模,还有4:1 输入规模的产品,乃至8:1输入规模的产品。关于3.3V输出电压的最大功率等级和典型功率也显现在此表中。虽然跟着输入电压规模变宽,其功率等级和功率 存在一些下降,可是并不十分显着。这便是两级拓扑计划对功率电路规划的成果。

  除了可以满意不同输入电压规模的需求,SynQor工业级DC/DC变换器InQor系列是全密封规划,十分巩固,可以运用于严苛的环境,而这种环境经常伴跟着有如此挑战性技能要求的体系。

  

  表2:SynQor新工业级产品InQor系列,其功率等级和功率是标称输入电压和输入电压规模的函数。

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